Gruntowy wymiennik ciepła – przepływ turbulentny bez nadmiernych oporów

Choć geologii i właściwości skorupy ziemskiej nie da się zmienić, inżynierowie mają ogromny wpływ na to, co dzieje się wewnątrz samego wymiennika – wewnątrz sondy i w płynie krążącym jako nośnik energii. Kluczowym czynnikiem jest tutaj sposób przepływu cieczy: może on mieć charakter laminarny (uporządkowany) lub turbulentny (burzliwy).

Charakter przepływu płynu ma decydujący wpływ na efektywność wymiany ciepła. Przepływ laminarny ogranicza intensywność wymiany ciepła – ogrzewana jest głównie warstwa płynu przylegająca do ścianki rury, podczas gdy środkowa część nośnika pozostaje relatywnie chłodna. Odmiennie działa przepływ turbulentny, w którym zawirowania i mieszanie się czynnika roboczego wewnątrz sondy umożliwia równomierny kontakt płynu z całą powierzchnią  wymiany ciepła. W rezultacie uzyskuje się istotnie korzystniejszy bilans energetyczny układu.

Z drugiej strony, przepływ turbulentny wiąże się z większymi oporami hydraulicznymi, co wymusza zastosowanie mocniejszych pomp obiegowych i generuje wyższe zużycie energii elektrycznej. 

Zadaniem projektanta jest więc znalezienie kompromisu między poprawą efektywności wymiany ciepła a minimalizacją strat energetycznych, tak aby zoptymalizować współczynnik COP pompy ciepła.

Rozwiązanie MuoviTech – sonda TurboCollector®

Odpowiedzią jest TurboCollector® - pionowa sonda wyposażona  w wewnętrzne lamele  o unikalnym profilu, nadające przepływowi płynu rotacyjny charakter – w dwóch przeciwnych kierunkach. Konstrukcja przypominająca gwintowaną lufę sprawia, że płyn obiegowy zostaje wprawiony w ruch wirowy. Dzięki temu zachowany zostaje turbulentny charakter przepływu, jednak bez znaczącego wzrostu oporów hydraulicznych.

Rozwiązanie to zostało opatentowane i poddane szczegółowym badaniom na Uniwersytecie Chalmers w Szwecji. Testy porównawcze, przeprowadzone przez uniwersytet jednoznacznie wykazały, że tylko zaprojektowanie sondy w odpowiedni sposób, tzn. przy konstrukcji wewnętrznych lameli wymuszających ruch rotacyjny w obydwie, nie zaś tylko  w jedną stronę, może  znacząco ograniczyć opór termiczny otworowego wymiennika ciepła.

Jak tłumaczy Michał Szczytowski z MuoviTech:

"Dzięki obniżeniu oporu termicznego w wymiennikach ciepła możemy dostarczać znacznie lepsze temperatury glikolu do parownika pompy ciepła. A co za tym idzie, podwyższamy w znaczący sposób COP pompy ciepła, czyli jej sprawność, obniżając tym samym rachunki za energię elektryczną"

Kompleksowa oferta dla instalatorów

TurboCollector® stanowi flagowe i opatentowane rozwiązanie MuoviTech, jednak oferta firmy jest znacznie szersza i skoncentrowana na możliwości dostarczenia instalatorom wszystkich elementów niezbędnych do konstrukcji gruntowych układów geotermalnych. Obejmuje między innymi: wymienniki pionowe oraz różne typy rur, systemy rozdzielaczowe, w tym zarówno szafki rozdzielaczowe dla budynków jednorodzinnych, jak i duże studnie rozdzielaczowe dedykowane dla większych inwestycji, zaczyny uszczelniające, cementy termoprzewodzące, oraz pozostałe elementy niezbędne do budowy  kompleksowych instalacji dolnych źródeł ciepła.

Jak zaznacza Michał Szczytowski:

"Produkujemy nie tylko sondy, ale również cały wachlarz komponentów, które pozwalają wyposażyć zarówno małe, jak i największe inwestycje w systemy dolnych źródeł ciepła"